史上最全無刷電機(jī)干貨講解

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+ Z3 {7 w( G3 G0 T我們常用的無刷電機(jī)里面究竟有些什么技術(shù)、如何解釋那些專業(yè)名詞、以及各種參數(shù)和設(shè)備之間究竟有什么區(qū)別和聯(lián)系呢？
- J9 A5 e" e/ g+ B1 l" J無刷電機(jī)的基本概念
根據(jù)電機(jī)的結(jié)構(gòu)和工作原理，我們可以將電機(jī)分為有刷電機(jī)、內(nèi)轉(zhuǎn)子無刷電機(jī)和外轉(zhuǎn)子無刷電機(jī)。

7 s3 K/ S4 X9 w5 }% z0 V( t3 C1 O有刷電機(jī)：我們也稱為直流電機(jī)或者碳刷電機(jī)，是歷史最悠久的電機(jī)類型，也是目前數(shù)量最多的電機(jī)類型。電機(jī)工作時，線圈和換向器旋轉(zhuǎn)，磁鋼和碳刷不轉(zhuǎn)，線圈電流方向的交替變化是隨電機(jī)轉(zhuǎn)動的換相器和電刷來完成的。這種電機(jī)具有造價相對較低、扭力高、結(jié)構(gòu)簡單、易維護(hù)等優(yōu)點。不過由于結(jié)構(gòu)限制，所以缺點也比較明顯：1、機(jī)械換向產(chǎn)生的火花引起換向器和電刷摩擦、電磁干擾、噪聲大、壽命短。2、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、可靠性差、故障多，需要經(jīng)常維護(hù)。3、由于換向器存在，限制了轉(zhuǎn)子慣量的進(jìn)一步下降，影響了動態(tài)性能。所以在模界主要應(yīng)用于速度較慢和對震動不敏感的車模、船模上面，航模很少采用有刷電機(jī)。
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無刷電機(jī)：這是模界中除了有刷電機(jī)以外用的最多的一種電機(jī)，無刷直流電機(jī)不使用機(jī)械的電刷裝置，采用方波自控式永磁同步電機(jī)，以霍爾傳感器取代碳刷換向器，以釹鐵硼作為轉(zhuǎn)子的永磁材料，性能上相較一般的傳統(tǒng)直流電機(jī)有很大優(yōu)勢。具有高效率、低能耗、低噪音、超長壽命、高可靠性、可伺服控制、無級變頻調(diào)速等優(yōu)點，至于缺點嘛……就是比有刷的貴、不好維護(hù)，廣泛應(yīng)用于航模、高速車模和船模。
不過，單個的無刷電機(jī)不是一套完整的動力系統(tǒng)，無刷基本必須通過無刷控制器也就是電調(diào)的控制才能實現(xiàn)連續(xù)不斷的運轉(zhuǎn)。普通的碳刷電機(jī)旋轉(zhuǎn)的是繞組，而無刷電機(jī)不論是外轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)還是內(nèi)轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)旋轉(zhuǎn)的都是磁鐵。所以任何一個電機(jī)都是由定子和轉(zhuǎn)子共同構(gòu)成的。
無刷電機(jī)的定子是產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場的部分，能夠支撐轉(zhuǎn)子進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，主要由硅鋼片、漆包線、軸承、支撐件構(gòu)成；而轉(zhuǎn)子則是黏貼釹鐵硼磁鐵，在定子旋轉(zhuǎn)磁場的作用進(jìn)行旋轉(zhuǎn)的部件，主要由轉(zhuǎn)軸、磁鐵、支持件構(gòu)成。除此之外，定子與轉(zhuǎn)子組成的磁極對數(shù)還影響著電機(jī)的轉(zhuǎn)速與扭力。
: L9 n/ [/ ~3 N* l, H無刷電機(jī)的結(jié)構(gòu)
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無刷電機(jī)的前蓋、中殼、后蓋主要是整體結(jié)構(gòu)件，起到構(gòu)建電機(jī)整體結(jié)構(gòu)的作用。但是外轉(zhuǎn)子無刷電機(jī)的外殼同時也是磁鐵的磁路通路，所以外殼必須是導(dǎo)磁性的物質(zhì)構(gòu)成。內(nèi)轉(zhuǎn)子的外殼只是結(jié)構(gòu)件，所以不限定材質(zhì)。但是內(nèi)轉(zhuǎn)子電機(jī)比外轉(zhuǎn)子電機(jī)多一個轉(zhuǎn)子鐵芯，這個轉(zhuǎn)子鐵芯的作用同樣也是起到磁路通路的作用。
# K0 y! W" X2 i7 l# k" d磁鐵：是安裝在轉(zhuǎn)子上，是無刷電機(jī)的重要組成部分，無刷電機(jī)的絕大部分性能參數(shù)都與磁鐵相關(guān)，包括功率、轉(zhuǎn)速、扭矩等。
7 a) [" F6 i5 t2 B硅鋼片：是有槽無刷電機(jī)的重要組成部分，當(dāng)然，無槽無刷電機(jī)是沒有硅鋼片的，但是目前絕大多數(shù)的無刷電機(jī)都是有槽的。它在整個系統(tǒng)中的作用主要是降低磁阻、參與磁路運轉(zhuǎn)。
轉(zhuǎn)軸：是電機(jī)轉(zhuǎn)子的直接受力部分，轉(zhuǎn)軸的硬度必須能滿足轉(zhuǎn)子高速旋轉(zhuǎn)的要求。
軸承：是電機(jī)運轉(zhuǎn)順暢的保證，軸承可以分為滑動軸承和滾動軸承，而滾動軸承又可以細(xì)分為深溝球軸承、滾針軸承和角接觸軸承等十大類，而目前大多數(shù)的無刷電機(jī)都是采用深溝球軸承。
7 N" }( L9 q# H6 g+ S9 r直流無刷電機(jī)的工作原理

直流無刷電機(jī)動力系統(tǒng)由轉(zhuǎn)子、定子和位置傳感器三部分等組成。位置傳感按轉(zhuǎn)子位置的變化，沿著一定次序?qū)Χㄗ永@組的電流進(jìn)行換流(即檢測轉(zhuǎn)子磁極相對定子繞組的位置，并在確定的位置處產(chǎn)生位置傳感信號，經(jīng)信號轉(zhuǎn)換電路處理后去控制功率開關(guān)電路，按一定的邏輯關(guān)系進(jìn)行繞組電流切換)。定子繞組的工作電壓由位置傳感器輸出控制的電子開關(guān)電路提供。
位置傳感器有磁敏式、光電式和電磁式三種類型
采用磁敏式位置傳感器的直流無刷電動機(jī)，其磁敏傳感器件(例如霍爾元件、磁敏二極管、磁敏詁極管、磁敏電阻器或?qū)Ｓ眉�成電路�?裝在定子組件上，用來檢測永磁體、轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時產(chǎn)生的磁場變化。
. f2 V0 t) w7 F, t7 I采用光電式位置傳感器的直流無刷電動機(jī)，在定子組件上按一定位置配置了光電傳感器件，轉(zhuǎn)子上裝有遮光板，光源為發(fā)光二極管或小燈泡。轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時，由于遮光板的作用，定子上的光敏元器件將會按一定頻率間歇間生脈沖信號。
采用電磁式位置傳感器的無刷直流電動機(jī)，是在定子組件上安裝有電磁傳感器部件(例如耦合變壓器、接近開關(guān)、LC諧振電路等)，當(dāng)永磁體轉(zhuǎn)子位置發(fā)生變化時，電磁效應(yīng)將使電磁傳感器產(chǎn)生高頻調(diào)制信號(其幅值隨轉(zhuǎn)子位置而變化)。
9 ~% m- p3 a7 U) G3 |簡單而言，直流無刷電機(jī)就是依靠改變輸入到無刷電機(jī)定子線圈上的電流波交變頻率和波形，在繞組線圈周圍形成一個繞電機(jī)幾何軸心全轉(zhuǎn)的磁場，這個磁場驅(qū)動轉(zhuǎn)子上的永磁磁鋼轉(zhuǎn)動，電機(jī)就轉(zhuǎn)起來了，電機(jī)的性能和磁鋼數(shù)量、磁鋼磁通強(qiáng)度、電機(jī)輸入電壓大小等因素有關(guān)，更與無刷電機(jī)的控制性能有很大關(guān)系，因為輸入的是直流電，電流需要電子調(diào)速器將其變成3相交流電，還需要從遙控器接收機(jī)那里接收控制信號，控制電機(jī)的轉(zhuǎn)速，以滿足模型使用需要。
總的來說，無刷電機(jī)的結(jié)構(gòu)是比較簡單的，真正決定其使用性能的還是無刷電子調(diào)速器（也就是電調(diào)），好的電調(diào)需要有單片機(jī)控制程序設(shè)計、電路設(shè)計、復(fù)雜加工工藝等過程的總體控制，所以一般來說價格要比無刷電機(jī)高出很多。
首先給大家復(fù)習(xí)幾個基礎(chǔ)定則：左手定則、右手定則、右手螺旋定則。別懵逼，我下面會給大家解釋。
6 G( Y& J7 m4 d1 \4 x& G左手定則，這個是電機(jī)轉(zhuǎn)動受力分析的基礎(chǔ)，簡單說就是磁場中的載流導(dǎo)體，會受到力的作用。

' O# w5 }3 D6 _; D讓磁感線穿過手掌正面，手指方向為電流方向，大拇指方向為產(chǎn)生磁力的方向，我相信喜歡玩模型的人都還有一定物理基礎(chǔ)的哈哈。
8 D! \% L; `( ^2 x4 j1 X$ Z右手定則，這是產(chǎn)生感生電動勢的基礎(chǔ)，跟左手定則的相反，磁場中的導(dǎo)體因受到力的牽引切割磁感線產(chǎn)生電動勢。
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讓磁感線穿過掌心，大拇指方向為運動方向，手指方向為產(chǎn)生的電動勢方向。為什么要講感生電動勢呢？不知道大家有沒有類似的經(jīng)歷，把電機(jī)的三相線合在一起，用手去轉(zhuǎn)動電機(jī)會發(fā)現(xiàn)阻力非常大，這就是因為在轉(zhuǎn)動電機(jī)過程中產(chǎn)生了感生電動勢，從而產(chǎn)生電流，磁場中電流流過導(dǎo)體又會產(chǎn)生和轉(zhuǎn)動方向相反的力，大家就會感覺轉(zhuǎn)動有很大的阻力。不信可以試試。

三相線分開，電機(jī)可以輕松轉(zhuǎn)動
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三相線合并，電機(jī)轉(zhuǎn)動阻力非常大
右手螺旋定則，用右手握住通電螺線管，使四指彎曲與電流方向一致，那么大拇指所指的那一端就是通電螺旋管的N極。

' q, S# B1 s4 k  ~這個定則是通電線圈判斷極性的基礎(chǔ)，紅色箭頭方向即為電流方向。
看完了三大定則，我們接下來先看看電機(jī)轉(zhuǎn)動的基本原理。
第一部分：直流電機(jī)模型
我們找到一個中學(xué)物理學(xué)過的直流電機(jī)的模型，通過磁回路分析法來進(jìn)行一個簡單的分析。

狀態(tài)1
當(dāng)兩頭的線圈通上電流時，根據(jù)右手螺旋定則，會產(chǎn)生方向指向右的外加磁感應(yīng)強(qiáng)度B（如粗箭頭方向所示），而中間的轉(zhuǎn)子會盡量使自己內(nèi)部的磁感線方向與外磁感線方向保持一致，以形成一個最短閉合磁力線回路，這樣內(nèi)轉(zhuǎn)子就會按順時針方向旋轉(zhuǎn)了。
, e& x$ C6 X1 M4 a當(dāng)轉(zhuǎn)子磁場方向與外部磁場方向垂直時，轉(zhuǎn)子所受的轉(zhuǎn)動力矩最大。注意這里說的是“力矩”最大，而不是“力”最大。誠然，在轉(zhuǎn)子磁場與外部磁場方向一致時，轉(zhuǎn)子所受磁力最大，但此時轉(zhuǎn)子呈水平狀態(tài)，力臂為0，當(dāng)然也就不會轉(zhuǎn)動了。補(bǔ)充一句，力矩是力與力臂的乘積。其中一個為零，乘積就為零了。
當(dāng)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)到水平位置時，雖然不再受到轉(zhuǎn)動力矩的作用，但由于慣性原因，還會繼續(xù)順時針轉(zhuǎn)動，這時若改變兩頭螺線管的電流方向，如下圖所示，轉(zhuǎn)子就會繼續(xù)順時針向前轉(zhuǎn)動，
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狀態(tài)2
如此不斷改變兩頭螺線管的電流方向，內(nèi)轉(zhuǎn)子就會不停轉(zhuǎn)起來了。改變電流方向的這一動作，就叫做換相。補(bǔ)充一句：何時換相只與轉(zhuǎn)子的位置有關(guān)，而與其他任何量無直接關(guān)系。
第二部分：三相二極內(nèi)轉(zhuǎn)子電機(jī)
一般來說，定子的三相繞組有星形聯(lián)結(jié)方式和三角聯(lián)結(jié)方式，而“三相星形聯(lián)結(jié)的二二導(dǎo)通方式”最為常用，這里就用該模型來做個簡單分析。
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上圖顯示了定子繞組的聯(lián)結(jié)方式（轉(zhuǎn)子未畫出假想是個二極磁鐵），三個繞組通過中心的連接點以“Y”型的方式被聯(lián)結(jié)在一起。整個電機(jī)就引出三根線A,B, C。當(dāng)它們之間兩兩通電時，有6種情況，分別是AB, AC, BC, BA, CA,CB注意這是有順序的。
9 W! I5 `6 \8 t# Y5 F下面我看第一階段：AB相通電
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' Q# K! A$ T, u當(dāng)AB相通電，則A極線圈產(chǎn)生的磁感線方向如紅色箭頭所示，B極產(chǎn)生的磁感線方向如圖藍(lán)色箭頭所示，那么產(chǎn)生的合力方向即為綠色箭頭所示，那么假設(shè)其中有一個二極磁鐵，則根據(jù)“中間的轉(zhuǎn)子會盡量使自己內(nèi)部的磁感線方向與外磁感線方向保持一致”則N極方向會與綠色箭頭所示方向重合。至于C，暫時沒他什么事。
$ E/ N5 T9 p$ S# K第二階段：AC相通電
8 j! ^: L- X, H( i* ~! p: h8 g
% h) Y0 `0 v, i0 {2 @! f第三階段：BC相通電
3 u4 h; @4 {5 B; o+ a' F
& T: I& O7 r+ z/ p" R3 X/ y/ j- X+ {第三階段：BA相通電

4 `. @4 A) l2 c+ c9 I4 \- @為了節(jié)省篇幅，我們就不一一描述CA\CB的模型，大家可以自己類推一下。以下為中間磁鐵（轉(zhuǎn)子）的狀態(tài)圖：

# e/ D9 K5 b" O0 m5 }每個過程轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)60度

3 C0 \/ d# @# q8 N# a( _六個過程即完成了完整的轉(zhuǎn)動，其中6次換相。
& B' U0 R+ n  Q  o2 [. G0 G# n7 W第三部分：三相多繞組多極內(nèi)轉(zhuǎn)子電機(jī)我們再來看一個復(fù)雜點的，圖(a)是一個三相九繞組六極（三對極）內(nèi)轉(zhuǎn)子電機(jī)，它的繞組連線方式見圖 (b)。從圖(b)可見，其三相繞組也是在中間點連接在一起的，也屬于星形聯(lián)結(jié)方式。一般而言，電機(jī)的繞組數(shù)量都和永磁極的數(shù)量是不一致的（比如用9繞組6極，而不是6繞組6極），這樣是為了防止定子的齒與轉(zhuǎn)子的磁鋼相吸對齊。
- G& m+ F. k# ?8 g* \( R! F
) c* M; E/ L# j+ K# z其運動的原則是：轉(zhuǎn)子的N極與通電繞組的S極有對齊的運動趨勢，而轉(zhuǎn)子的S極與通電繞組的N極有對齊的運動趨勢。
即為S與N相互吸引，注意跟之前的分析方法有一定的區(qū)別。
" z* I3 v6 \9 c/ t' Y好吧，還是再幫大家分析一下吧，
2 k8 M( m: P  x) o7 T% i$ g第一階段：AB相通電
) o8 B! Z& A3 C" {/ a* y
7 _& K+ k  T# Z* d第二階段：AC相通電
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第三階段：BC相通電

* c  g$ C/ ?2 K9 Y第四階段：BA通電

1 M: q) h% F" [5 h, {, A0 Y第五階段：CA通電
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第六階段：CB通電
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4 i* p# E2 ]  F以上為六個不同的通電狀態(tài)，其中經(jīng)歷了五個轉(zhuǎn)動過程。每個過程為20度。
7 A, l# }5 L+ `: r  g& t9 g  G  J
' R5 Y8 z+ ?+ Q6 r* X) |+ g第四部分：外轉(zhuǎn)子無刷直流電機(jī)
* N0 c+ U' j$ ^/ Y4 Z% k6 Y4 z看完了內(nèi)轉(zhuǎn)子無刷直流電機(jī)的結(jié)構(gòu)，我們來看外轉(zhuǎn)子的。其區(qū)別就在于，外轉(zhuǎn)子電機(jī)將原來處于中心位置的磁鋼做成一片片，貼到了外殼上，電機(jī)運行時，是整個外殼在轉(zhuǎn)，而中間的線圈定子不動。外轉(zhuǎn)子無刷直流電機(jī)較內(nèi)轉(zhuǎn)子來說，轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動慣量要大很多（因為轉(zhuǎn)子的主要質(zhì)量都集中在外殼上），所以轉(zhuǎn)速較內(nèi)轉(zhuǎn)子電機(jī)要慢，通常KV值在幾百到幾千之間。也是航模主要運用的無刷電機(jī)   
順便啰嗦一下吧。無刷電機(jī)KV值定義為：轉(zhuǎn)速/V，意思為輸入電壓每增加1伏特，無刷電機(jī)空轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速增加的轉(zhuǎn)速值。比如說，標(biāo)稱值為1000KV的外轉(zhuǎn)子無刷電機(jī)，在11伏的電壓條件下，最大空載轉(zhuǎn)速即為：11000rpm（rpm的含義是：轉(zhuǎn)/分鐘）。
4 q+ u- j6 ?3 X1 }7 z' V0 U同系列同外形尺寸的無刷電機(jī)，根據(jù)繞線匝數(shù)的多少，會表現(xiàn)出不同的KV特性。繞線匝數(shù)多的，KV值低，最高輸出電流小，扭力大；繞線匝數(shù)少的，KV值高，最高輸出電流大，扭力小。我先前測試過穿越機(jī)2204電機(jī)的極限電流，單電機(jī)能彪上25A，而2212系列電機(jī)15A都上不了。
5 Y( g- H/ ^' I- {4 [外轉(zhuǎn)子無刷直流電機(jī)的結(jié)構(gòu)：
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" e8 r  Q5 j! b! B分析方法也和內(nèi)轉(zhuǎn)子電機(jī)類似，大家可以自己分析一下，根據(jù)右手螺旋定理判斷線圈的N/S極，轉(zhuǎn)子永磁體的N極與定子繞組的S極有對齊（吸引）的趨勢，轉(zhuǎn)子永磁體的S極與定子繞組的N極有對齊（吸引）的趨勢，從而驅(qū)動電機(jī)轉(zhuǎn)動。
經(jīng)典無刷電機(jī)22121000kv電機(jī)結(jié)構(gòu)分析。
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圖為DJI2312S電機(jī)和XXD2212電機(jī)的（解剖圖）
其結(jié)構(gòu)如下：定子繞組固定在底座上，轉(zhuǎn)軸和外殼固定在一起形成轉(zhuǎn)子，插入定子中間的軸承。

/ {- q! b; w. _) g圖為xxd2212線圈拆解圖
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圖為12繞組14極（即7對極），電機(jī)繞組繞發(fā)圖。
后面畫出了6種兩相通電的情形，可以看出，盡管繞組和磁極的數(shù)量可以有許多種變化，但從電調(diào)控制的角度看，其通電次序其實是相同的，也就是說，不管外轉(zhuǎn)子還是內(nèi)轉(zhuǎn)子電機(jī)，都遵循AB->AC->BC->BA->CA->CB的順序進(jìn)行通電換相。
  c2 f7 D! W9 f# C- n. P- h6 V) q當(dāng)然，如果你想讓電機(jī)反轉(zhuǎn)的話，電子方法是按倒過來的次序通電；物理方法直接對調(diào)任意兩根線，假設(shè)A和B對調(diào)，那么順序就是BA->BC->AC->AB->CB->CA，大家有沒有發(fā)現(xiàn)這里順序就完全倒過來了。
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AB相通電

8 \3 M: b9 ~/ _. eAC相通電

BC相通電

. |( e# ]3 @: L7 B# j4 zBA相通電
" u/ X; @: d4 P/ H3 u5 G7 O) {
CA相通電
0 R/ [6 Z. t9 J5 R
, m- P/ g) P6 D6 A0 j& o+ p4 g' cCB相通電
. T1 O) e% c! u
& I) c- H2 F$ n要說明一下的是，由于每根引出線同時接入兩個繞組，所以電流是分兩路走的。這里為使問題盡量簡單化，下面幾個圖中只畫出了主要一路的電流方向，還有一路電流未畫出，另一路電流的具體情況放在后面進(jìn)行分析，涉及到電路檢測換相位置。
) H' D$ c* `# J4 v, t無刷電機(jī)中的專業(yè)名詞

; b. \/ q8 d/ u' P% Q額定電壓：也就是無刷電機(jī)適合的工作電壓，其實無刷電機(jī)適合的工作電壓非常廣，額定電壓是指定了負(fù)載條件而得出的情況。例如說，2212-850KV電機(jī)指定了1045螺旋槳的負(fù)載，其額定工作電壓就是11V。如果減小負(fù)載，例如帶7040螺旋槳，那這個電機(jī)完全可以工作在22V電壓下。但是這個工作電壓也不是無限上升的，主要受制于電子控制器支持的最高頻率。所以說，額定工作是由工作環(huán)境決定的。
' M1 i: z$ Q! g: G9 B: m! \KV值：有刷直流電機(jī)是根據(jù)額定工作電壓來標(biāo)注額定轉(zhuǎn)速的，無刷電機(jī)引入了KV值的概念，而讓用戶可以直觀的知道無刷電機(jī)在具體的工作電壓下的具體轉(zhuǎn)速。實際轉(zhuǎn)速=KV值*工作電壓，這就是KV的實際意義，就是在1V工作電壓下每分鐘的轉(zhuǎn)速。無刷直流電機(jī)的轉(zhuǎn)速與電壓呈正比關(guān)系，電機(jī)的轉(zhuǎn)速會隨著電壓上升而線性上升。例如，2212-850KV電機(jī)在10V電壓下的轉(zhuǎn)速就是：850*10=8500RPM(RPM，每分鐘轉(zhuǎn)速)。
0 E. X+ ?( r0 t" g轉(zhuǎn)矩：(力矩、扭矩)電機(jī)中轉(zhuǎn)子產(chǎn)生的可以用來帶動機(jī)械負(fù)載的驅(qū)動力矩，我們可以理解電機(jī)的力量。
: R% e" c. B+ @' p+ U+ p轉(zhuǎn)速：電機(jī)每分鐘的轉(zhuǎn)速，一般用RPM表示。
最大電流：電機(jī)能夠承受并安全工作的最大電流
最大功率：電機(jī)能夠承受并安全工作的最大功率 功率=電壓*電流
9 h$ \7 H0 I, ?* A" i6 P! T7 h  {無刷電機(jī)功率和效率
6 f' ]: ~; x& A) j- l我們可以簡單的理解為電機(jī)輸出功率=轉(zhuǎn)速*扭矩，在同等的功率下，轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速是一個此消彼長的關(guān)系，即同一個電機(jī)的轉(zhuǎn)速越高，必定其轉(zhuǎn)矩越低，相反也依然。不可能要求個電機(jī)的轉(zhuǎn)速也更高，轉(zhuǎn)矩也更高，這個規(guī)律通用于所有電機(jī)。例如：2212-850KV電機(jī)，在11V的情況下可以帶動1045槳，如果將電壓上升一倍，其轉(zhuǎn)速也提高一倍，如果此時負(fù)載仍然是1045槳，那該電機(jī)將很快因為電流和溫度的急劇上升而燒毀。
1 R+ S( \$ X1 |1 l5 i每個電機(jī)都有自己的力量上限，最大功率就是這個上限，如果工作情況超過了這個最大功率，就會導(dǎo)致電機(jī)高溫?zé)龤А．?dāng)然，這個最大功率也是指定了工作電壓情況下得出的，如果是在更高的工作電壓下，合理的最大功率也將提高。這是因為：Q=I2R，導(dǎo)體的發(fā)熱與電流的平方是正比關(guān)系，在更高的電壓下，如果是同樣的功率，電流將下降導(dǎo)致發(fā)熱減少，使得最大功率增加。這也解釋了為什么在專業(yè)的航拍飛行器上，大量使用22.2V甚至30V電池來驅(qū)動多軸飛行器，高壓下的無刷電機(jī)，電流小、發(fā)熱小、效率更高。
' a' n4 k$ A: q; e6 [+ f, r, T經(jīng)常有人問：2208 1000KV和2216 1000KV有什么不同，都是1000KV，不是都一樣嗎?呵呵，差別可大了。
9 p3 e4 m( R( X% g( M. e在電機(jī)直徑、KV值都一樣的情況下，電機(jī)更高的電機(jī)自然功率越大，功率越大的電機(jī)自然能夠帶動的負(fù)載越大。好比一個男人100斤，一個男人160斤，你讓他們?nèi)ケ骋淮?0斤的大米，100斤的男人雖然說稍稍有點吃力但也能背，160斤的男人覺得是小菜。但，如果是讓他們背兩袋米呢?160斤的男人咬咬牙也背起來了，100斤的男人恐怕腰都直不起來，這就是他們的差異。對于電機(jī)來說，工作越輕松，效率越高，利用前面的理論就是，鐵耗也低銅耗也低。
7 W/ Q/ Y# F. X$ w+ `記住這個公式（劃重點）：扭矩與電流的平方成正比
隨著電機(jī)工作的越來越累，它的效率會迅速的降低。所以說選擇多軸電機(jī)，必須選擇合適功率電機(jī)以及與他搭配的螺旋槳，讓電機(jī)工作在相對輕松的狀態(tài)，一般來說懸停時工作功率是最大功率的30-45%之間比較好。不可小牛拉大車，也不能大牛拉小車。
7 b5 H) U! ~* U, b無刷電機(jī)電壓與效率的關(guān)系
4 ~: B+ E- v3 \1 f6 N% x先上兩個公式：
7 B1 }1 q7 t2 M& g; k- p& Z# Y1、功率=電壓*電流
2、發(fā)熱量=電流的平方*電阻
由公式得出兩個結(jié)論：在同功率下，電壓越高電流越小，并推出：在同功率下，電壓越高發(fā)熱量越小。最后得出結(jié)論：同一個飛行器，使用的電壓越高，電流越小并且發(fā)熱越少，效率越高。
3 `* x# N- V  K/ n, {$ w2 L現(xiàn)在知道為什么高壓電線要上100KV甚至220KV、550KV(這個KV是千伏)的高電壓了吧。
當(dāng)然，飛行器是需要電池進(jìn)行驅(qū)動的，準(zhǔn)確的說是鋰電池，鋰電池的片數(shù)自然取決于電池的大小，越大的電池自然能做的越高電壓。所以在電壓這方面，其實我們能做的并不多，因為市場上的電池很多都是系列化的，比如說450這樣的機(jī)型，你可以去找450直升機(jī)的6S電池，但是價格很高，而且需要的電調(diào)價格也要高一些。所以在電壓這方面我們應(yīng)該做的就是：盡量避免大機(jī)型用低壓電池，那樣會造成工作電流相對高一些，從而銅耗較大。同時，也要避免小型飛機(jī)用高壓電池，那樣電池的重量太大。
關(guān)于無刷電機(jī)的磁極對數(shù)

磁場的旋轉(zhuǎn)速度又稱同步轉(zhuǎn)速，它與三相電流的頻率和磁極對數(shù)p有關(guān)。若定子繞組，在任一時刻合成的磁場只有一對磁極(磁極對數(shù)p=1)，即只有兩個磁極，對只有一對磁極的旋轉(zhuǎn)磁場而言,三相電流變化一周,合成磁場也隨之旋轉(zhuǎn)一周，如果是50hz的交流電，旋轉(zhuǎn)磁場的同步轉(zhuǎn)速就是50轉(zhuǎn)/秒或3000轉(zhuǎn)/分，在工程技術(shù)中，常用轉(zhuǎn)/分（r/min）來表示轉(zhuǎn)速。如果定子繞組合成的磁場有兩對磁極(磁極對數(shù)p=2)，即有四個磁極，可以證明，電流變化一個周期，合成磁場在空間旋轉(zhuǎn)180度，由此可以推廣得出：p對磁極旋轉(zhuǎn)磁場每分鐘的同步轉(zhuǎn)速為n=60f/p。
當(dāng)磁極對數(shù)一定時，如果改變交流電的頻率，則可改變旋轉(zhuǎn)磁場的同步轉(zhuǎn)速，這就是變頻調(diào)速的基本原理。由于電機(jī)的磁極是成對出現(xiàn)的，所以也常用極對數(shù)表示。
關(guān)于無刷電機(jī)的磁鐵

模界的無刷電機(jī)幾乎100%用的“磁王”——釹鐵硼磁鐵，用磁王來形容釹鐵硼磁鐵是當(dāng)之無愧的，釹鐵硼磁鐵是我們生活中常見的黑乎乎的鐵氧體磁鐵磁性的3倍！當(dāng)然了，價格更是鐵氧體磁鐵的10倍以上。無刷電機(jī)終歸屬于永磁電機(jī)，而永磁電機(jī)的功率、特點等特性完全取決于磁鐵。基本可以說吧，磁鐵的體積與牌號決定了電機(jī)的最大功率。
5 C) T* r; d! ~" l$ u另外還有磁鐵形狀上的差異，如果拆開一些廉價的電機(jī)你就會有一個發(fā)現(xiàn)，絕大部分的磁鐵形狀都是方片行。方片形的磁鐵加工簡單，價格相對便宜，自然成了追求成本電機(jī)的最佳選擇。而很多品牌電機(jī)選擇了弧形磁鐵，弧形可以保證磁鐵和硅鋼片的氣隙一直保持一致，似乎功率上和效率上都勝過了方形磁鐵一籌。但是，在拆開一些電機(jī)也發(fā)現(xiàn)了被稱之為面包型的磁鐵，他們能夠和鐵殼完整的貼合在一起，和硅鋼片的距離卻是和方形磁鐵一樣，都不是一致的。關(guān)于這種磁鐵，在請教了一些業(yè)內(nèi)人士，他們確信這種磁鐵比弧形磁鐵效果還要更佳，在此不做結(jié)論。
0 b: F8 a. a; {+ E不過還有一種情況采用方形磁鐵其實也是可以的，在多槽數(shù)多極數(shù)的無刷電機(jī)（比如說36槽42極電機(jī)），基本都是采用了方形磁鐵，這是因為鐵殼直徑很大，方形磁鐵也能很好的和鐵殼粘合，并且和硅鋼片的氣隙也很均勻。
0 j$ D6 S% ~7 D5 }關(guān)于無刷電機(jī)的硅鋼片

其實初中讀電磁學(xué)的時候，我經(jīng)常想的問題是，電機(jī)為什么需要硅鋼片呢?不是說通電的導(dǎo)體在磁場中就能產(chǎn)生作用嗎?那為什么還需要硅鋼片呢。后來我想了很久很久終于得出一個結(jié)論，那就是搞設(shè)計的人不會比你傻!
空氣是弱導(dǎo)磁的，但鐵是導(dǎo)磁的，硅鋼片的作用就是把磁鐵的磁路引導(dǎo)過來并形成回路，這就需要電機(jī)磁阻(大家把它等同理解為電阻即可)比較小。但是大家都看見了，為什么定子上面怎么都是一片一片構(gòu)成的呢?
8 x+ q6 A! Y; D8 B, h/ H大家知道電磁爐的原理嗎?為什么鐵鍋放上電磁爐上面就會發(fā)熱?其實這就是因為-----類似于鐵的材料放在快速變化的電磁場中(大家想想交流電吧，那個電是瞬間飛來飛去，不像直流電永遠(yuǎn)是正極到負(fù)極)會產(chǎn)生渦流損耗而發(fā)熱，并且頻率越高發(fā)熱量越大。硅鋼片處在電機(jī)的旋轉(zhuǎn)磁場當(dāng)中，就是和那放在電磁爐上的鐵鍋一樣遇到了同樣的問題，解決的辦法就是往鋼里添加硅并且做成薄片，理論上越薄的硅鋼片產(chǎn)生的渦流損耗就越小。
( ~3 o( {. S% q# ]- W所以大家是不是明白了普通的固定翼電機(jī)大都是比較厚的0.35MM硅鋼片，而直升機(jī)和涵道機(jī)電機(jī)大都是用0.2MM硅鋼片的原因呢?電機(jī)轉(zhuǎn)速越快，磁場變化越快，那渦流損耗就越大�，F(xiàn)在大多數(shù)的多軸電機(jī)都使用了0.2MM單片的硅鋼片，這樣做成的電機(jī)鐵耗就會更低。
3 X/ y1 g5 q# j2 M( K. J相關(guān)小知識：為什么高KV電機(jī)在全油門空轉(zhuǎn)的情況下下會發(fā)熱很厲害呢?
8 ^1 d/ m4 {! m4 G答案是：產(chǎn)生熱量的不是銅線，因為此時通過的電流很小。產(chǎn)生熱量的正是渦流損耗和磁滯損耗，因為此時電機(jī)完全空載，轉(zhuǎn)速比較高，渦流損耗大，而所有的損耗最后都變成了熱量。
關(guān)于無刷電機(jī)使用與保養(yǎng)

直流無刷電機(jī)由電動機(jī)主體和驅(qū)動器組成，是一種典型的機(jī)電一體化產(chǎn)品，并在多個領(lǐng)域中都得到廣泛的應(yīng)用。用戶在使用直流無刷電機(jī)時有一些問題也是需要注意的，那么具體使用直流無刷電機(jī)要注意什么呢?
(1)在拆卸前，要用壓縮空氣吹凈電機(jī)表面灰塵，并將表面污垢擦拭干凈。
(2)選擇電機(jī)解體的工作地點，清理現(xiàn)場環(huán)境。
(3)熟悉電機(jī)結(jié)構(gòu)特點和檢修技術(shù)要求。
: E5 [* `5 J5 C  k# l$ a, h" N$ S2 Z  X(4)準(zhǔn)備好解體所需工具(包括專用工具)和設(shè)備。
(5)為了進(jìn)一步了解電機(jī)運行中的缺陷，有條件時可在拆卸前做一次檢查試驗。為此，將電機(jī)帶上負(fù)載試轉(zhuǎn)，詳細(xì)檢查電機(jī)各部分溫度、聲音、振動等情況，并測試電壓、電流、轉(zhuǎn)速等，然后再斷開負(fù)載，單獨做一次空載檢查試驗，測出空載電流和空載損耗，做好記錄。
- y# g6 J6 G0 R9 K4 X% L(6)切斷電源 ，拆除電機(jī)外部接線，做好記錄。
1 O9 |3 `# ^% |+ u7 F% Q% R(7)選用合適電壓的兆歐表測試電機(jī)絕緣電阻 。為了跟上次檢修時所測的絕緣電阻值相比較以判斷電機(jī)絕緣變化趨勢和絕緣狀態(tài)，應(yīng)將不同溫度下測出的絕緣電阻值換算到同一溫度，一般換算至75℃。
+ W" l" P" |7 k(8)測試吸收比K。當(dāng)吸收比大于1.33時，表明電機(jī)絕緣不曾受潮或受潮程度不嚴(yán)重。為了跟以前數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，同樣要將任意溫度下測得的吸收比換算到同一溫度。
來源：
3 a+ I. U/ M3 c6 {blog.sina《迄今最全的無刷電機(jī)工作及控制原理分享》作者：少帥-Z5imx《老司機(jī)帶你全面了解無刷電機(jī)》《EMAX銀燕：一篇文章帶你全面了解無刷電機(jī)》
5 q2 q+ ?9 ?( [0 K電機(jī)驅(qū)動器PCB布局準(zhǔn)則直流電機(jī)驅(qū)動電路的設(shè)計目標(biāo)
$ l; P; C( k4 W8 D6 g) H4 ^; C: L在直流電機(jī)驅(qū)動電路的設(shè)計中，主要考慮以下幾點：
) `7 F. i/ M  |0 j+ }! p功能：電機(jī)是單向還是雙向轉(zhuǎn)動?需不需要調(diào)速?對于單向的電機(jī)驅(qū)動，只要用一個大功率三極管或場效應(yīng)管或繼電器直接帶動電機(jī)即可，當(dāng)電機(jī)需要雙向轉(zhuǎn)動時，可以使用由4個功率元件組成的H橋電路或者使用一個雙刀雙擲的繼電器。如果不需要調(diào)速，只要使用繼電器即可;但如果需要調(diào)速，可以使用三極管，場效應(yīng)管等開關(guān)元件實現(xiàn)PWM(脈沖寬度調(diào)制)調(diào)速。
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7 r$ M$ t7 K: P1 L: e2 R  c性能：對于PWM調(diào)速的電機(jī)驅(qū)動電路，主要有以下性能指標(biāo)：
  P0 y/ z8 \/ @- 輸出電流和電壓范圍，它決定著電路能驅(qū)動多大功率的電機(jī)。
9 C5 H" Z. c! T# z- 效率，高的效率不僅意味著節(jié)省電源，也會減少驅(qū)動電路的發(fā)熱。要提高電路的效率，可以從保證功率器件的開關(guān)工作狀態(tài)和防止共態(tài)導(dǎo)通(H橋或推挽電路可能出現(xiàn)的一個問題，即兩個功率器件同時導(dǎo)通使電源短路)入手。
- 對控制輸入端的影響。功率電路對其輸入端應(yīng)有良好的信號隔離，防止有高電壓大電流進(jìn)入主控電路，這可以用高的輸入阻抗或者光電耦合器實現(xiàn)隔離。
. l7 x" A9 C" B- 對電源的影響。共態(tài)導(dǎo)通可以引起電源電壓的瞬間下降造成高頻電源污染;大的電流可能導(dǎo)致地線電位浮動。
. W1 d& e# E1 D( A: o5 _: @- 可靠性。電機(jī)驅(qū)動電路應(yīng)該盡可能做到，無論加上何種控制信號，何種無源負(fù)載，電路都是安全的。
# ~* B" b9 v7 p# ?# F: L. K2 z7 y1. 輸入與電平轉(zhuǎn)換部分：
輸入信號線由DATA引入，1腳是地線，其余是信號線。注意1腳對地連接了一個2K歐的電阻。當(dāng)驅(qū)動板與單片機(jī)分別供電時，這個電阻可以提供信號電流回流的通路。當(dāng)驅(qū)動板與單片機(jī)共用一組電源時，這個電阻可以防止大電流沿著連線流入單片機(jī)主板的地線造成干擾。或者說，相當(dāng)于把驅(qū)動板的地線與單片機(jī)的地線隔開，實現(xiàn)“一點接地”。
5 W9 M! t0 P" \/ N1 h/ @高速運放KF347(也可以用TL084)的作用是比較器，把輸入邏輯信號同來自指示燈和一個二極管的2.7V基準(zhǔn)電壓比較，轉(zhuǎn)換成接近功率電源電壓幅度的方波信號。KF347的輸入電壓范圍不能接近負(fù)電源電壓，否則會出錯。因此在運放輸入端增加了防止電壓范圍溢出的二極管。輸入端的兩個電阻一個用來限流，一個用來在輸入懸空時把輸入端拉到低電平。
, j- b1 Y9 d8 }7 R) d: ]# V( ~% J不能用LM339或其他任何開路輸出的比較器代替運放，因為開路輸出的高電平狀態(tài)輸出阻抗在1千歐以上，壓降較大，后面一級的三極管將無法截止
  X0 n9 ?/ C( [- H( G2. 柵極驅(qū)動部分：
+ |6 e+ k2 E/ g4 W, w后面三極管和電阻，穩(wěn)壓管組成的電路進(jìn)一步放大信號，驅(qū)動場效應(yīng)管的柵極并利用場效應(yīng)管本身的柵極電容(大約1000pF)進(jìn)行延時，防止H橋上下兩臂的場效應(yīng)管同時導(dǎo)通(“共態(tài)導(dǎo)通”)造成電源短路。
5 A6 u9 p8 {2 `8 |( F% I當(dāng)運放輸出端為低電平(約為1V至2V,不能完全達(dá)到零)時，下面的三極管截止，場效應(yīng)管導(dǎo)通。上面的三極管導(dǎo)通，場效應(yīng)管截止,輸出為高電平。當(dāng)運放輸出端為高電平(約為VCC-(1V至2V),不能完全達(dá)到VCC)時，下面的三極管導(dǎo)通，場效應(yīng)管截止。上面的三極管截止，場效應(yīng)管導(dǎo)通,輸出為低電平。
上面的分析是靜態(tài)的，下面討論開關(guān)轉(zhuǎn)換的動態(tài)過程：三極管導(dǎo)通電阻遠(yuǎn)小于2千歐，因此三極管由截止轉(zhuǎn)換到導(dǎo)通時場效應(yīng)管柵極電容上的電荷可以迅速釋放，場效應(yīng)管迅速截止。但是三極管由導(dǎo)通轉(zhuǎn)換到截止時場效應(yīng)管柵極通過2千歐電阻充電卻需要一定的時間。相應(yīng)的，場效應(yīng)管由導(dǎo)通轉(zhuǎn)換到截止的速度要比由截止轉(zhuǎn)換到導(dǎo)通的速度快。假如兩個三極管的開關(guān)動作是同時發(fā)生的，這個電路可以讓上下兩臂的場效應(yīng)管先斷后通，消除共態(tài)導(dǎo)通現(xiàn)象。
2 A, k  ]$ v$ o% {. ^3 M實際上，運放輸出電壓變化需要一定的時間，這段時間內(nèi)運放輸出電壓處于正負(fù)電源電壓之間的中間值。這時兩個三極管同時導(dǎo)通，場效應(yīng)管就同時截止了。所以實際的電路比這種理想情況還要安全一些。
9 w0 L; x( o" x' x場效應(yīng)管柵極的12V穩(wěn)壓二極管用于防止場效應(yīng)管柵極過壓擊穿。一般的場效應(yīng)管柵極的耐壓是18V或20V，直接加上24V電壓將會擊穿，因此這個穩(wěn)壓二極管不能用普通的二極管代替，但是可以用2千歐的電阻代替，同樣能得到12V的分壓。
3.場效應(yīng)管輸出部分：
大功率場效應(yīng)管內(nèi)部在源極和漏極之間反向并聯(lián)有二極管，接成H橋使用時，相當(dāng)于輸出端已經(jīng)并聯(lián)了消除電壓尖峰用的四個二極管，因此這里就沒有外接二極管。輸出端并聯(lián)一個小電容(out1和out2之間)對降低電機(jī)產(chǎn)生的尖峰電壓有一定的好處，但是在使用PWM時有產(chǎn)生尖峰電流的副作用，因此容量不宜過大。在使用小功率電機(jī)時這個電容可以略去。如果加這個電容的話，一定要用高耐壓的，普通的瓷片電容可能會出現(xiàn)擊穿短路的故障。
輸出端并聯(lián)的由電阻和發(fā)光二極管,電容組成的電路指示電機(jī)的轉(zhuǎn)動方向.
4.性能指標(biāo)：
電源電壓15~30 V,最大持續(xù)輸出電流5A/每個電機(jī)，短時間(10秒)可以達(dá)到10A,PWM頻率最高可以用到30KHz(一般用1到10KHz)。電路板包含4個邏輯上獨立的，輸出端兩兩接成H橋的功率放大單元，可以直接用單片機(jī)控制。實現(xiàn)電機(jī)的雙向轉(zhuǎn)動和調(diào)速。
5.PCB的布局布線：
/ l- l" C( N: c大電流線路要盡量的短粗，并且盡量避免經(jīng)過過孔，一定要經(jīng)過過孔的話要把過孔做大一些(>1mm)并且在焊盤上做一圈小的過孔，在焊接時用焊錫填滿，否則可能會燒斷。另外，如果使用了穩(wěn)壓管，場效應(yīng)管源極對電源和地的導(dǎo)線要盡可能的短粗，否則在大電流時，這段導(dǎo)線上的壓降可能會經(jīng)過正偏的穩(wěn)壓管和導(dǎo)通的三極管將其燒毀。在一開始的設(shè)計中，NMOS管的源極于地之間曾經(jīng)接入一個0.15歐的電阻用來檢測電流，這個電阻就成了不斷燒毀板子的罪魁禍?zhǔn)住．?dāng)然如果把穩(wěn)壓管換成電阻就不存在這個問題了。
* ]4 r1 _5 v7 L4 B$ e電機(jī)驅(qū)動電路的PCB 需要采用特殊的冷卻技術(shù)，以解決功耗問題。印刷電路板 (PCB) 基材（例如 FR-4 環(huán)氧樹脂玻璃）的導(dǎo)熱性較差。相反，銅的導(dǎo)熱性非常出色。因此，從熱管理角度來看，增加 PCB 中的銅面積是一個理想方案。厚銅箔（例如：2 盎司（68 微米厚））的導(dǎo)熱性優(yōu)于較薄的銅箔。然而，使用厚銅箔的成本較高，并且難以實現(xiàn)精細(xì)的幾何形狀。
因此，使用 1 盎司（34 微米）銅箔變得很常見。外層通常使用? 盎司到1 盎司的銅箔。多層電路板內(nèi)層使用的固體銅面具有良好的散熱性。然而，由于這些銅面通常都置于電路板疊層的中央，因此熱量會聚集在電路板內(nèi)部。增加 PCB 外層的銅面積，并經(jīng)由許多通孔連接或“縫接”至內(nèi)層，有助于將熱量轉(zhuǎn)移到內(nèi)層外部。
! H! {! o0 s. W9 I由于存在走線和元件，雙層 PCB 的散熱可能會更加困難。因此，盡可能多地提供固體銅面，并實現(xiàn)與電機(jī)驅(qū)動器 IC 的良好熱連接顯得非常必要。在兩個外層上都增加覆銅區(qū)，并將其與許多通孔連接在一起，有助于由走線和元件分割的各區(qū)域間散熱。
a、走線寬度：越寬越好
由于電機(jī)驅(qū)動器 IC 的進(jìn)出電流較大（在一些情況下超過 10 A），因此應(yīng)謹(jǐn)慎考慮進(jìn)出器件的 PCB 走線寬度。走線越寬，電阻越低。必須調(diào)整走線尺寸，以使走線電阻不會消耗過多功率，避免導(dǎo)致走線升溫。太小的走線其實可以作為電熔絲，并且容易燒斷！
設(shè)計師通常使用 IPC-2221 標(biāo)準(zhǔn)來確定適當(dāng)?shù)淖呔�寬度。這一規(guī)范針對各種電流電平和允許的溫升提供了顯示銅橫截面積的相應(yīng)圖表，可轉(zhuǎn)換為給定銅層厚度條件下的走線寬度。例如 1 盎司銅層中承載 10 A 電流的走線需要稍寬于 7 mm，以實現(xiàn) 10℃的溫升。針對 1-A 電流，走線寬度只需為 0.3 mm。
: I) ~7 @& p, l) a6 ^  X鑒于此，10 A 電流似乎不可能通過微型 IC 板。
需要理解的是，IPC-2221 中建議的走線寬度適用于等寬長距離 PCB 走線。如果采用更短的PCB 走線也有可能通過更大得多的電流，且不會產(chǎn)生任何不良作用。這是因為短而窄的 PCB 走線電阻較小，且產(chǎn)生的任何熱量都將被吸收至更寬的銅區(qū)域，而該區(qū)域則起到了散熱片的作用。


. U3 |8 l) z. E加寬 PCB 走線，        
/ R6 @0 m& x, V+ P8 R: U以使 IC 板能夠更好地處理持續(xù)電流。        
/ L( I% y9 E$ ?- N- v( G, v1 |參見圖中的示例。盡管該器件的 IC 板只有 0.4 mm 寬，但它們必須承載高達(dá) 3 A 的持續(xù)電流。所以我們需要盡可能地將走線加寬，并靠近器件。
: H# g9 m8 M+ A走線較窄部分產(chǎn)生的任何熱量被傳導(dǎo)至較寬的銅區(qū)域，以使較窄走線的溫升可以忽略不計。
4 v& b1 M7 b% s9 T$ e嵌入在 PCB 內(nèi)層的走線無法像外層的走線一樣充分散熱，因為絕緣基板的導(dǎo)熱性不佳。為此，內(nèi)層走線應(yīng)設(shè)計為外層走線的約兩倍寬。
作為一個大致的指導(dǎo)方針，下表顯示了電機(jī)驅(qū)動器應(yīng)用中較長走線（超過大約 2 cm）的建議走線寬度。
8 h; A! b" d9 h3 O4 d6 h& \
如果空間允許，使用更寬走線或覆銅區(qū)的布線可使溫升和壓降達(dá)到最低。
3 o% p& P" c8 H" Pb、熱通孔：盡可能多地使用
) Y" J. D4 ?' E% l6 A0 ]通孔是小型的電鍍孔，通常用于將一根走線從一層穿至另一層。雖然熱通孔采用同樣的方式制成，但卻用于將熱量從一層傳至另一層。適當(dāng)使用熱通孔對于 PCB 的散熱至關(guān)重要，但是必須考慮幾個工藝性問題。
通孔具有熱阻，這意味著當(dāng)熱量流過通孔時，通孔之間會出現(xiàn)一些溫降，測量單位為℃/W。為使這一熱阻降至最低，并提高通孔傳輸熱量時的效率，應(yīng)使用大通孔，且孔內(nèi)應(yīng)含有盡可能多的銅面積。


* z: X$ C! y0 e$ U5 p/ J應(yīng)使用大通孔（圖為通孔的橫截面），且孔內(nèi)應(yīng)含有盡可能多的銅面積，以使熱阻降至最低。        
8 F( k3 j1 }  ^7 r' g盡管在 PCB 的開口區(qū)域可以使用大通孔，但通孔往往置于 IC 板區(qū)域內(nèi)，以直接從 IC 封裝中轉(zhuǎn)移熱量。在這種情況下，無法使用大通孔。這是因為大型的電鍍通孔可能會導(dǎo)致“滲錫”，即用于連接 IC 與 PCB 的焊料向下流入通孔中，從而導(dǎo)致焊接點質(zhì)量不佳。
可以通過幾種方式來減少滲錫。其中一種是使用非常小的通孔，以減少滲入到孔中的焊料量。然而，小型通孔的熱阻更高，因此為實現(xiàn)相同的熱力性能，需要更多的通孔。
, @0 Y0 P4 o! y' k, J: [另一種技術(shù)是在板的背面為通孔“搭帳篷”。這需要移除板背面阻焊層中的缺口，以使阻焊層材料蓋住通孔。如果通孔較小，阻焊層將塞住通孔；因此，焊料就無法滲透 PCB。
不過，這可能會產(chǎn)生另外一個問題：焊劑聚集。通孔被塞住后，通孔中可能會聚集焊劑（焊膏的一種成分）。一些焊劑配方可能具有腐蝕性，如不去除，時間一長會導(dǎo)致可靠性問題。不過，現(xiàn)代大多數(shù)免清洗焊劑工藝不具有腐蝕性，且不會導(dǎo)致問題。
) _2 L; t6 b6 k9 H: C& x請注意，熱通孔不得使用熱風(fēng)焊盤，它們必須直接連接至銅區(qū)域。


& |& Q- \( U) Z; u0 N' `熱通孔應(yīng)直接連接PCB 上的銅區(qū)域。        
! t+ M2 j  c- W+ ]3 a建議 PCB 設(shè)計人員與表面貼裝技術(shù) (smt) 工藝工程師一起檢查 PCB 組裝件，以選擇適用于該組裝件工藝的最佳通孔尺寸和結(jié)構(gòu)，尤其是當(dāng)熱通孔置于 IC 板區(qū)域內(nèi)時。
c、電容的布放
; \! P1 y7 x1 [) @9 J6 z電機(jī)驅(qū)動器 IC 的元件布局指南與其他類型的電源 IC 類似。旁路電容器應(yīng)盡可能地靠近器件電源引腳，而大容量電容器則置于其旁邊。許多電機(jī)驅(qū)動器 IC 使用引導(dǎo)和/或電荷泵電容器，其同樣應(yīng)置于 IC 附近。
* L# N4 a, {( `) l# i
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大多數(shù)信號直接在頂層路由。電源從大容量電容器路由至底層的旁路和電荷泵電容器，同時在各層過渡之處使用多個通孔。
  d% A# w; ?4 V5 X3 ^TSSOP 和 QFN 封裝的器件底層有一個較大的外露式 IC 板。該 IC 板連接至芯片的背面，用于去除器件中的熱量。該 IC 板必須充分焊接至 PCB 上，以消耗功率。
為沉積該 IC 板的焊膏而使用的模具開口并不一定會在 IC 數(shù)據(jù)表中詳細(xì)說明。通常，SMT 工藝工程師對模具上應(yīng)沉積多少焊料以及模具應(yīng)使用何種圖案有其自己的規(guī)則。
如果使用類似于 IC 板大小的單個開口，則會沉積大量焊膏。這樣可能會因焊料熔化時的表面張力而導(dǎo)致器件被抬起。另一個問題是焊料空洞（焊料區(qū)域內(nèi)的空腔或缺口）。在回流焊過程中，焊劑的揮發(fā)性成分蒸發(fā)或沸騰時，就會出現(xiàn)焊料空洞。這可能會導(dǎo)致焊料被推出焊接點。

+ |' T) d6 S  i- i9 w' u) @3 V9 j* Y為解決這些問題，針對面積大于約 2 平方毫米的 IC 板，焊膏通常沉積在幾個小的方形或圓形區(qū)域。將焊膏分成更小的區(qū)域可使焊劑的揮發(fā)性成分更易于逸散出焊膏，而不會使焊料移位。
QFN 封裝的該焊料模有四個小開口，用于沉積中央IC 板上的焊膏。        
- Z+ \# Y, d% ]9 `4 K$ T4 x7 USOT-23 和 SOIC 封裝
2 e# ^* g* w, T- t3 {$ ~) b4 i

標(biāo)準(zhǔn)的引線封裝（如 SOIC 和 SOT-23 封裝）通常用于低功率電機(jī)驅(qū)動器中。
為了充分提高引線封裝的功耗能力，采用“倒裝芯片引線框架”結(jié)構(gòu)。在不使用接合線的情況下，使用銅凸點和焊料將芯片粘接至金屬引線，從而可通過引線將熱量從芯片傳導(dǎo)至 PCB。
( n' ]* d7 Q6 j& J
$ N1 A5 Z8 V7 H倒裝芯片引線框架結(jié)構(gòu)有助于充分提高引線封裝的功耗能力。
通過將較大的銅區(qū)域連接至承載較大電流的引線，可優(yōu)化熱性能。在電機(jī)驅(qū)動器 IC 上，通常電源、接地和輸出引腳均連接至銅區(qū)域。
! }, }- t- S* e2 F: |如下圖所示為“倒裝芯片引線框架”SOIC 封裝的典型 PCB 布局。引腳 2 為器件電源引腳。請注意，銅區(qū)域置于頂層器件的附近，同時幾個熱通孔將該區(qū)域連接至 PCB 背面的銅層。引腳 4 為接地引腳，并連接至表層的接地覆銅區(qū)。引腳 3（器件輸出）也被路由至較大的銅區(qū)域。
0 r2 x3 x7 |2 @, E& Z& Q# X

" q$ A( s5 h5 [# T8 b  k# M; P) i倒裝芯片 SOIC PCB 布局
2 Y/ d9 \( {1 G, h" h5 Y. {1 V2 _請注意，SMT 板上沒有熱風(fēng)焊盤；它們牢牢地連接至銅區(qū)域。這對實現(xiàn)良好的熱性能至關(guān)重要。
- o* B5 }7 m; w( O8 u+ c- |  ?

+ N8 r  ^9 Z! l6 V( l8 G1 OQFN 和 TSSOP 封裝
TSSOP 封裝為長方形，并使用兩排引腳。電機(jī)驅(qū)動器 IC 的 TSSOP 封裝通常在封裝底部帶有一個較大的外露板，用于排除器件中的熱量。

- U0 w- Z/ x' F  p4 C$ ^4 STSSOP 封裝通常在底部帶有一個較大的外露板，用于排除熱量。
- ^8 m2 h, Q8 X3 F& t: kQFN 封裝為無引線封裝，在器件外緣周圍帶有板，器件底部中央還帶有一個更大的板。這個更大的板用于吸收芯片中的熱量。

為排除這些封裝中的熱量，外露板必須進(jìn)行良好的焊接。外露板通常為接地電位，因此可以接入 PCB 接地層。
2 u4 b9 u, W8 R; I: w  S; Y  G  X在理想情況下，熱通孔直接位于板區(qū)域。在的 TSSOP 封裝的示例中，采用了一個 18 通孔陣列，鉆孔直徑為 0.38 mm。該通孔陣列的計算熱阻約為 7.7°C/W。


( q: [5 q( z7 E& [" {: f采用了一個 18 熱通孔陣列的 TSSOP 封裝 PCB 布局
通常，這些熱通孔使用 0.4 mm 及更小的鉆孔直徑，以防止出現(xiàn)滲錫。如果 SMT 工藝要求使用更小的孔徑，則應(yīng)增加孔數(shù)，以盡可能保持較低的整體熱阻。
除了位于板區(qū)域的通孔，IC 主體外部區(qū)域也設(shè)有熱通孔。在 TSSOP 封裝中，銅區(qū)域可延伸至封裝末端之外，這為器件中的熱量穿過頂部的銅層提供了另一種途徑。
QFN 器件封裝邊緣四周的板避免在頂部使用銅層吸收熱量。必須使用熱通孔將熱量驅(qū)散至內(nèi)層或 PCB 的底層。
9 G. \1 ?  Z) l4 v- M

4 {" x3 F. D! o2 E采用9個熱通孔的 QFN 封裝 PCB 布局
圖中的 PCB 布局所示為一個小型的 QFN (4 × 4 mm) 器件。在外露板區(qū)域中，只容納了九個熱通孔。因此，該 PCB 的熱性能不及 TSSOP 封裝。
! i& |9 O( g% b6 ^+ @! t/ s倒裝芯片 QFN 封裝
倒裝芯片 QFN (FCQFN) 封裝與常規(guī)的 QFN 封裝類似，但其芯片采取倒裝的方式直接連接至器件底部的板上，而不是使用接合線連接至封裝板上。這些板可以置于芯片上的發(fā)熱功率器件的反面，因此它們通常以長條狀而不是小板狀布置。

這些封裝在芯片的表面采用了多排銅凸點粘接至引線框架。

FCQFN 封裝在芯片的表面采用了多排銅凸點粘接至引線框架
小通孔可置于板區(qū)域內(nèi)，類似于常規(guī) QFN 封裝。在帶有電源和接地層的多層板上，通孔可直接將這些板連接至各層。在其他情況下，銅區(qū)域必須直接連接至板，以便將 IC 中的熱量吸入較大的銅區(qū)域中。
下圖器件具有較長的電源和接地板，以及三個輸出口。請注意，該封裝只有 4 × 4 mm 大小。
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+ }0 n& J# {6 e' t) n- gFCQFN封裝IC的 PCB 布局
器件左側(cè)的銅區(qū)域為功率輸入口。這個較大的銅區(qū)域直接連接至器件的兩個電源板。
三個輸出板連接至器件右側(cè)的銅區(qū)域。注意銅區(qū)域在退出板之后盡可能地擴(kuò)展。這樣可以充分將熱量從板傳遞到環(huán)境空氣中。
/ T( h9 d+ t; z$ P, G& Z同時，注意器件右側(cè)兩個板中的數(shù)排小通孔。這些板均進(jìn)行了接地，且 PCB 背面放置了一個實心接地層。這些通孔的直徑為 0.46 mm，鉆孔直徑為 0.25 mm。通孔足夠小，適合置于板區(qū)域內(nèi)。
7 m+ T" i( w3 G/ H4 A: a% k綜上所述，為了使用電機(jī)驅(qū)動器 IC 實施成功的 PCB 設(shè)計，必須對 PCB 進(jìn)行精心的布局。
5 _. O9 K5 A  \來源：網(wǎng)絡(luò)
DIY可調(diào)速直流電機(jī)風(fēng)扇作者：xld0932
1.項目介紹
之前參加了面包板的組織的ST開發(fā)板和uFun開發(fā)板的活動，學(xué)到到了不少新知識；后來就想把之前做的一些小實驗做成一塊小板子，主要硬件功能是使用STM32采集編碼器或接收紅外數(shù)據(jù)來調(diào)節(jié)直流電機(jī)的轉(zhuǎn)速，實時的監(jiān)測轉(zhuǎn)速與電流大小的對應(yīng)關(guān)系，通過USB轉(zhuǎn)串口芯片將打印消息輸出到PC顯示。
2.硬件設(shè)計
7 t3 A8 S: |' E- F; O2.1.原理圖設(shè)計
* A" ?) G( ?8 }' E


  x9 m% Y$ n. ]# K2.2.pcb設(shè)計
$ Z1 R: o/ {6 ?


3 g  `( J. y$ Y/ p2 U$ i$ [/ ]3.回板焊接調(diào)試


在調(diào)試硬件的時候，紅外接收頭的輸出引腳輸出不正常，有異常波形輸出，通過排查是因為R7這個串阻剛開始使用的是10K，太大了，數(shù)據(jù)手冊上建議是100~200R左右，所以在改成150R后，紅外的接收就正常了，另外R8是一個可選焊器件。
4.STM32CubeMX設(shè)置在使用STM32CubeMX自動生成MDK 5版本的Keil工程后，直接打開工程，將調(diào)試工具配置成J-LINK，SWD模式，不管怎么操作，就是識別不到STM32這個芯片，檢查原理圖和焊接也沒有發(fā)現(xiàn)問題，就在快要崩潰的時候，自己手動新建KEIL工程，一步步配置，竟然可以正確識別到芯片了，也可以下載了。這個問題之前也沒碰到過，不知道有沒有網(wǎng)友有這樣的經(jīng)歷，知道是怎么回事的……
, x. e  ]/ P5 I. c; X: y* P
一大波動圖讓你真正了解電機(jī)電機(jī)就是一種將電能與機(jī)械能相互轉(zhuǎn)換的電磁機(jī)械裝置。電機(jī)一般有兩種應(yīng)用形式：第一種是把機(jī)械能轉(zhuǎn)換為電能，稱之為發(fā)電機(jī);第二種是把電能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能，稱之為電動機(jī)。
電機(jī)運行原理基于電磁感應(yīng)定律和電磁力定律。電機(jī)進(jìn)行能量轉(zhuǎn)換時，應(yīng)具備能作相對運動的兩大部件：建立勵磁磁場的部件，感生電動勢并流過工作電流的被感應(yīng)部件。這兩個部件中，靜止的稱為定子，作旋轉(zhuǎn)運動的稱為轉(zhuǎn)子。定、轉(zhuǎn)子之間有空氣隙，以便轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)。
( [  A9 \; a. q: g; W電磁轉(zhuǎn)矩由氣隙中勵磁磁場與被感應(yīng)部件中電流所建立的磁場相互作用產(chǎn)生。通過電磁轉(zhuǎn)矩的作用，發(fā)電機(jī)從機(jī)械系統(tǒng)吸收機(jī)械功率，電動機(jī)向機(jī)械系統(tǒng)輸出機(jī)械功率。建立上述兩個磁場的方式不同，形成不同種類的電機(jī)。
7 }! e$ M8 n8 y  z( j# `9 |* }1、按工作電源種類劃分

2、按結(jié)構(gòu)和工作原理劃分

+ X" u8 t# E9 ?3、按啟動和運行方式劃分
. V- g2 f3 X( c& y/ e" V' i& [0 G


4、按轉(zhuǎn)子的結(jié)構(gòu)劃分

5 r6 b, J5 B- R$ E) V+ A下面就是期待已久的動圖了↓
7 u( v7 g- [* s- l7 F  k$ t1 I3 m直流電機(jī)：
; t# \, T+ J6 l
交流電機(jī)：

; E5 s5 h, y$ W4 E$ F( Z永磁電機(jī)：

% @; ~8 V2 w+ T9 _3 O) P量子磁電機(jī)：

& F  i* x$ W+ Y1 ]" f單相感應(yīng)電機(jī)：

三相感應(yīng)電機(jī)：
# t% C- y, J* n- U& Q7 @* d
無刷直流電機(jī)：

1 }* n# c8 _; Q0 R3 U6 b( Z8 Y永磁直流電機(jī)：
& @* N2 i1 U9 n$ ^& p- d
* L# J/ b# h5 p* W! K步進(jìn)式電機(jī)工作原理：

平衡式電機(jī)：
$ S3 V  E% e  J+ a/ _1 H& d, L
* Z$ h3 A# W/ W7 L三相電機(jī)定子：

鼠籠式電機(jī)：
) {/ L" }8 F* E% h# l  n$ A" S
! r' s+ o* y5 i: o9 k6 j: O電機(jī)解剖圖：
8 l3 w! }; K3 G. {2 ~
9 `3 H1 q4 V* u+ _" G+ ^+ l最后，奉上一張電機(jī)磁場變化圖：
5 n5 h1 K4 m3 x1 x% b# m
3 G4 i4 M1 w2 w2 F. J

6 h+ Z7 \  [" l; o0 z- F思考：交流異步電機(jī)，異步在哪兒？作者：鳳舞天鼠籠式三相電機(jī)的，一般叫交流異步電機(jī)�，F(xiàn)在做變頻器，接觸了很長時間，但是奇怪的是，異步在哪兒？為什么叫異步？
1 X4 a9 N7 h3 C9 ?
1 U! W" q( e" T: {
今年年中因為接觸了永磁電機(jī)，所以好奇這個異步電機(jī)為什么叫異步，于是推理了一下，就明白過來，因為異步電機(jī)的轉(zhuǎn)子沒有磁鐵，而電機(jī)要想轉(zhuǎn)起來，轉(zhuǎn)子需要磁場，那么轉(zhuǎn)子的磁場從哪兒來，很明顯，磁場必須要從定子耦合過來，若轉(zhuǎn)子跟定子的交變磁場保持同步轉(zhuǎn)速，則轉(zhuǎn)子無法獲得能量，也就是無法切割磁力線，所以只有轉(zhuǎn)子跟定子線圈的轉(zhuǎn)速不同，才能像類似變壓器一樣，獲得外部的能量轉(zhuǎn)化為磁場，這就是異步的來源。
9 G+ g; e7 p0 e  A0 M異步，就是轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速要跟定子磁場不同步，這個不同步，不是指相位，而是指轉(zhuǎn)速不同步，需要存在轉(zhuǎn)速差。那么還有一個問題，在20多年前，農(nóng)村經(jīng)常沒電，大家用異步電機(jī)發(fā)電，那么這個異步電機(jī)如何發(fā)電的，這個大家可以想想！

$ r* |+ s' ~( ^+ X) [$ c2 i8 [
1 h, \& O8 T1 r( B" A* j聲明：
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